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In einer Metallwerkstatt in Wenzhou, Provinz Zhejiang, China, verarbeitet eine vertikale Messingstangen-Schneidemaschine kleine Messingstangen zu präzisionsgeschnittenen Bauteilen. Der Produktionsprozess umfasst automatisches Zuführen, Positionieren, Klemmen und Schleifscheibenschneiden. Obwohl jeder Schneidezyklus relativ einfach ist, muss die Maschine während einer achtstündigen Schicht tausende von sich wiederholenden Operationen ausführen.
Um die Schnittkonsistenz zu verbessern, die mechanische Belastung zu verringern und die Produktionsumstellung zu vereinfachen, führte FGI seinen FD200 Compact Variable Frequency Drive in das elektrische Steuerungssystem der Maschine ein. Die Nachrüstung ersetzte die herkömmliche mechanische Drehzahlregelung durch die stufenlos einstellbare Motordrehzahl und ermöglichte so eine flexiblere Steuerung der Zuführ- und Schneideprozesse.
Diese Anwendung zeigt, wie ein FD200 Kompakter Frequenzfrequenzantrieb die Betriebsleistung kompakter Metallbearbeitungsmaschinen verbessern kann, ohne größere Änderungen am bestehenden elektrischen Schrank erforderlich zu machen.
In Wenzhou, einem bedeutenden Metallbebauungsgebiet in der Provinz Zhejiang, werden Messingkomponenten häufig durch Hochfrequenz-Schneid- und Bearbeitungsverfahren hergestellt.
Die vertikale Messingstangen-Schneidmaschine in dieser Anwendung erfüllt folgende Produktionsanforderungen:
| Parameter | Einsatzgebiet |
|---|---|
| Messingstangendurchmesser | 2–6 mm |
| Schnittlänge | 3–12 mm |
| Individuelles Werkstücksgewicht | Bis zu 3 g |
| Typische Betriebsschicht | 8 Stunden |
| Hauptschneidmethode | Dünnes abrasives Schneidrad |
| Spindelmotorwert | 1,5 kW, 2-Pol-Motor |
Die Maschine besteht aus fünf Hauptabschnitten:
Vertikaler Materialhopper:Er hält mehrere Messingstäbe und nutzt die Schwerkraft zur automatischen Zuführung.
Fütterungsmechanismus:Ein Getriebemotor treibt eine rotierende Zuführscheibe an, um einzelne Stangen zu positionieren.
Klemmmechanismus:Ein schrauben- oder nockengetriebener Mechanismus sichert das Werkstück während des Schneidens.
Schneidspindel:Ein Hochgeschwindigkeitsmotor treibt ein dünnes Schleifrad durch ein Riemengetriebe an.
Entladungssystem:Sammelt die geschnittenen Messingstücke für die spätere Verarbeitung.
Zwei Motoren erfüllen unterschiedliche Funktionen. Der Zuführungsmotor bestimmt die Positionsgenauigkeit und das Timing des Produktionszyklus, während der Spindelmotor die mechanische Leistung liefert, die für das Schneiden erforderlich ist.
Bei dieser Art von Geräten sind eine stabile Motorgeschwindigkeit und ein reaktionsschnelles An- und Anfahren besonders wichtig. Kleine Unterschiede in der Zuführgeschwindigkeit oder Schneidbedingungen können die Maße, die Kantenqualität und die Gesamtkonsistenz der Produktion beeinflussen.
Vor der Nachrüstung basierte die Maschine auf direkten On-Line-Motorstart und mechanische Drehzahlanpassung von Riemen- und Riemenscheiben. Diese Regelung brachte mehrere Einschränkungen mit sich.
Der Direktstart eines asynchronen Motors kann einen Startstrom erzeugen, der um ein Vielfaches höher ist als sein Nennstrom. Wiederholtes Anfahren und Stoppen belastet zudem den Antriebsriemen, die Lager, die Riemenscheiben und den Klemmmechanismus zusätzlich mechanisch.
Im Laufe der Zeit können diese Bedingungen zu Riemenrutschen, Spindelvibrationen und erhöhtem Wartungsbedarf beitragen.
Beim Ändern der Messingstangenmaße oder Materialspezifikationen müssen die Bediener die Schneidgeschwindigkeit an die Verarbeitungsanforderungen anpassen.
Die ursprüngliche mechanische Anordnung erforderte das Abschalten der Maschine, das Entfernen der Schutzabdeckung und den Austausch der Riemenscheiben. Jede Anpassung konnte etwa 30 Minuten dauern, was unnötige Ausfallzeiten für Kleinserien- und Multi-Spezifikationsproduktionen verursachte.
Wenn das Schleifrad allmählich abnutzt, nimmt sein äußerer Durchmesser ab. Bei konstanter Spindeldrehzahl nimmt auch die lineare Schneidgeschwindigkeit ab.
Dies kann zur Mahlbildung, zu ungleichmäßigen Endflächen und zum Abplatzen der Kante beitragen. Außerdem dauert das natürliche Freistoppen mehrere Sekunden, was das Potenzial kürzerer Produktionszyklen einschränkt.
Der ursprüngliche elektrische Schrank basierte ebenfalls hauptsächlich auf ein thermisches Überlastrelais. Seine Schutzmöglichkeiten waren begrenzt, wenn auffällige Bedingungen wie Materialklemmen oder Schleifradverstopfungen auftraten.
Diese Herausforderungen unterstreichten die Notwendigkeit einer flexibleren Motorsteuerungslösung.
Um die Betriebsbeschränkungen zu beheben, wurde FGIs FD200 Compact Variable Frequency Drive in das bestehende elektrische Steuerungssystem integriert.
Die Nachrüstung führte eine variable Frequenz-Drehzahlregelung für das Zuführungs- und Schneidantriebssystem ein, während die ursprüngliche Kabinenstruktur erhalten blieb. Dies ermöglichte es der Maschine, von einer verbesserten Motorsteuerung zu profitieren, ohne umfangreiche mechanische oder elektrische Rekonstruktionen zu benötigen.
| Gegenstand | Konfiguration |
|---|---|
| Produktreihe | FGI FD200 |
| Antriebstyp | Kompakter niederspannungsvariabler Frequenzantrieb |
| Kontrollmethode | V/F-Regelung |
| Motorversorgungsspannung | 380 V |
| Konfigurierter Motorstrom | 1.56 A |
| Nennmotorfrequenz | 50 Hz |
| Motordrehzahlparameter | 1.400 r/min |
| Beschleunigungszeit | 2 Sekunden |
| Verzögerungszeit | 2 Sekunden |
| Trägerfrequenz | 8 kHz |
| Obere Frequenzgrenze | 50 Hz |
| Typische Betriebsfrequenz | 23,7 Hz |
| Entsprechende Motordrehzahl | Ungefähr 690 U/min |
Die wichtigsten Steuerungsfunktionen umfassen:
Terminalbasierter Betrieb:Laufbefehle sind mit externen Tasten oder Fußschaltern verbunden, die sowohl Eintakt- als auch kontinuierliches Schneiden unterstützen.
Flexible Frequenzanpassung:Bediener können die Betriebsfrequenz über das Tastenfeld oder ein analoges Referenzsignal einstellen, um unterschiedliche Werkstückspezifikationen zu berücksichtigen.
V/F-Regelung:Der Antrieb verwendet Spannungs-Frequenz-Regelung, um geeignete Motorausgangseigenschaften über den Betriebsdrehzahlbereich hinweg bereitzustellen.
Motorparameter-Konfiguration:Motornamensinformationen werden in den Antrieb eingegeben, um dessen Ausgangseigenschaften mit dem angeschlossenen Motor abzustimmen.
Nach der Inbetriebnahme arbeitete die Ausrüstung unter den aufgezeichneten Betriebsbedingungen mit etwa 23,7 Hz, was einer Motordrehzahl von etwa 690 U/min entspricht.
Während der Inbetriebnahme wurden die elektrischen Parameter während des Schneidvorgangs kontinuierlich überwacht, um die Betriebsstabilität des Antriebs zu bewerten.
Die gemessenen Ergebnisse werden unten zusammengefasst.
| Messung | Eingetragener Wert | Einsatzgebiet |
|---|---|---|
| Gleichstrombusspannung | 523,3 V | 517,6–534,5 V |
| Ausgangsspannung | 187 V | 155–191 V |
| Ausgangsstrom | 1.3 A | Maximal 1,3 A |
| Betriebsfrequenz | 23,70 Hz | 19,40–24,25 Hz |
Der gemessene Ausgangsstrom betrug 1,3 A, verglichen mit dem konfigurierten Motor-Nennstrom von 1,56 A.
Dies entspricht etwa 83 % des Nennstroms, was darauf hindeutet, dass der Motor während der beobachteten Schnittbedingungen innerhalb seiner konfigurierten Stromangabe arbeitete.
Die gemessene Gleichstrom-Busspannung blieb zwischen 517,6 V und 534,5 V.
Die relativ geringe Spannungsvariation deutet auf stabilen Gleichstrombusbetrieb während der aufgezeichneten Beschleunigungs-, Verzögerungs- und Schneidprozesse hin.
Die Betriebsfrequenz schwankte zwischen 19,40 Hz und 24,25 Hz, während die Maschine verschiedene Produktionsphasen durchlief, darunter Zuführung, Abspannen und Schneiden.
Die aufgezeichneten Messungen zeigten, dass der Antrieb während des überwachten Prozesses einen stabilen Betrieb ohne gemeldete Abrisse oder Schutzauslöser aufrechterhielt.
Diese Ergebnisse zeigen, dass die ausgewählten V/F-Kontrollparameter für die beobachteten Betriebsbedingungen geeignet waren.
Der Einsatz des FD200 Compact Variable Frequency Drive von FGI brachte Verbesserungen bei der Drehzahlanpassung, Start- und Stoppverhalten, der Einschränkung der Konsistenz und dem Schutz der Ausrüstung.
Mit variabler Frequenzregelung können Bediener die Motordrehzahl anpassen, indem sie die Frequenzeinstellung ändern, anstatt mechanische Riemenscheiben zu ersetzen.
Der Umschaltvorgang, der zuvor etwa 30 Minuten mechanische Einstellung erforderte, kann nun innerhalb von Sekunden durch Frequenzeinstellungen abgeschlossen werden.
Dies ist besonders nützlich für Hersteller, die mehrere Messingstangenspezifikationen und Kleinchargenbestellungen bearbeiten.
Die 2-Sekunden-Beschleunigungs- und Verzögerungseinstellungen ermöglichen ein kontrolliertes Motorstart- und -stopp.
Laut dem Anwendungsbericht wurde der Anfangsstrom von etwa dem 5–7-fachen des Nennstroms unter Gleichstart auf unter das Doppelte des Nennstroms nach der Nachrüstung reduziert.
Eine reduzierte Startwirkung hilft, wiederholte mechanische Belastungen auf Riemen, Lager und andere Getriebekomponenten zu minimieren.
Kontrollierte Verzögerung bietet zudem einen vorhersehbareren Stoppprozess als natürliches Freistoppen.
Die einstellbare Frequenzeinstellung ermöglicht es Bedienern, Veränderungen im Durchmesser der Schleifscheiben auszugleichen und bessere Schneidbedingungen zu gewährleisten.
Bei etwa 23 Hz ermöglicht der Antrieb einen kontrollierten Betrieb mit niedriger Geschwindigkeit unter den aufgezeichneten Anwendungsbedingungen. Wenn das Schleifrad abnutzt, kann seine lineare Schneidgeschwindigkeit durch Anpassung der Motorfrequenz innerhalb des erlaubten Betriebsbereichs ausgeglichen werden.
Dies hilft, Schwankungen in den Schneidbedingungen zu verringern und unterstützt eine verbesserte Qualität der Werkstückkanten, einschließlich weniger Graten, ungleichmäßigen Endflächen und abgeschlagenen Kanten.
Die FD200-Serie umfasst mehrere Schutzfunktionen, darunter:
Überstromschutz
Überspannungsschutz
Unterspannungsschutz
Motorüberlastungsschutz
Überhitzschutz
Phasenverlustschutz
Diese Funktionen bieten umfassenderen elektrischen Schutz als das ursprüngliche thermische Überlastrelais allein.
Die Serie verfügt außerdem über ein unabhängiges Luftkanaldesign und 3C3-beschichtete Leiterplatten, die zusätzlichen Schutz vor Verunreinigungen in industriellen Umgebungen mit Metallstaub und Ölnebel bieten.
Für Messingverarbeitungswerkstätten unterstützen diese Konstruktionsmerkmale einen zuverlässigen Betrieb unter anspruchsvollen Produktionsbedingungen.
Der FD200 Compact Variable Frequency Drive verfügt über eine platzsparende Struktur und unterstützt eine schienen- oder wandmontierte Installation.
Seine kompakten Abmessungen eignen sich für die Integration in bestehende Elektroschränke, bei denen der Installationsplatz begrenzt ist.
Schnellanschlüsse vereinfachen die Verkabelung, während Parameter-Backup- und Wiederherstellungsfunktionen helfen, Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten zu reduzieren.
Für Hersteller, die bestehende Maschinen modernisieren möchten, bietet dies eine praktische Nachrüstung, ohne eine umfangreiche Kabinenrenovierung zu benötigen.
Die Anwendung des Messingstangenschneidens in Wenzhou zeigt den Wert der kompakten Frequenzvariablenantriebstechnologie in der repetitiven, hochfrequenten industriellen Produktion.
Durch die Ersetzung der mechanischen Drehzahlregelung durch elektronische Frequenzregelung bietet FGIs FD200 Compact Variable Frequency Drive eine flexiblere Drehzahlregelung, kontrolliertes An- und Anfahren sowie integrierten Motorschutz.
Über Messingstangen-Schneidmaschinen hinaus finden sich ähnliche Regelungsanforderungen in:
Metallstangen- und Drahtschneidmaschinen
Kleine Metallbearbeitungs- und Bearbeitungsmaschinen
Automatische Zuführ- und Materialhandhabungssysteme
Anlagen zur Herstellung von Befestigungsmitteln
Produktionsanlagen für die Pulvermetallurgie
Kompakte Förder- und Hilfsantriebssysteme
Für Maschinenhersteller und Spezialisten für Nachrüstungen bietet die FD200-Serie eine kompakte Motorsteuerungslösung für Anwendungen, die flexible Drehzahlanpassung, stabilen Betrieb und eine einfache elektrische Integration erfordern.
Bei Hochfrequenzmessing-Schneidarbeiten können kleine Verbesserungen in der Motorsteuerung einen bedeutenden Unterschied bei der Verfügbarkeit von Geräten, der Produktionsflexibilität und der Verarbeitungskonsistenz machen.
Der erfolgreiche Einsatz von FGIs FD200 Compact Variable Frequency Drive in einer vertikalen Messingstangen-Schneidmaschine zeigt, wie ein kompakter Wechselrichter die herkömmliche mechanische Drehzahlanpassung ersetzen und gleichzeitig die Starteigenschaften des Motors sowie den elektrischen Schutz verbessern kann.
Mit ihrem kompakten Design, flexiblen V/F-Steuerung, integrierten Schutzfunktionen und praktischer Installation bietet die FD200-Serie eine praktische Lösung für Hersteller von Metallbearbeitungsmaschinen und Projekte zur Modernisierung industrieller Ausrüstung.
Möchten Sie die Geschwindigkeitsregelung und Betriebsstabilität Ihrer Industriemaschinen verbessern? Kontaktieren Sie FGI, um den FD200 Compact Variable Frequency Drive für Ihre Anwendung zu erkunden.
